Проектирование продольного профиля

Проектирование городской улицы в продольном профиле выполняют в два этапа: составление продольного профиля земли по оси трассы; начертание проектной (красной) линии профиля.

Составление продольного профиля земли по оси трассы выполнить на миллиметровой бумаге (рис. 9). Нижняя часть чертежа отводится для числовых характеристик, а верхняя его часть для начертания профиля земли по оси улицы, проектного профиля (красной линии) и геологического разреза (см. рис 9). При составлении чертежа принять масштабы: горизонтальный 1:1000, вертикальный 1:100, для геологического профиля 1:50.

0,30 Код грунта Масштабы
Горизонтальный	1: 1000
Вертикальный	1: 100
1,60 Код грунта Геолгической ситуации	1: 50

Рис. 9. Пример оформления чертежа при проектировании

продольного профиля улицы (размеры в мм)

Составление профиля необходимо начинать с заполнения графы “фактические данные”: расстояния, пикеты и отметки земли по оси трассы (см. рис. 9). Для заполнения графы отметки земли по оси трассы определить отметки пикетов и плюсовых точек (черные отметки, H_ПК). Определение этих отметок выполнить, используя составленный план городской улицы с горизонталями. При этом необходимо придерживаться следующей методики (рис. 10):

· на плане через каждый пикет и плюсовую точку нормально (перпендикулярно) ближайшим горизонталям прочертить линию (см. рис. 10) и по направлению этой линии измерить в миллиметрах два отрезка а и l (см. рис. 10);

· вычислить отметку пикета (плюсовой точки) по формуле

, (17)

где H_Г – отметка горизонтали, имеющая меньшее значение (см. рис. 10);

l – кратчайшее расстояние меду соседними горизонталями по линии, проходящей через пикет (плюсовую точку), мм (см. рис. 10);

а – расстояние от горизонтали, имеющей меньшую отметку, до пикета (плюсовой точки), мм (см. рис. 10);

h – сечение рельефа на составленном плане (h = 2.5 м, см. рис. 10);

· измеренные значения отрезков (а, l) и вычисления по формуле (17) выполнить в таблице.

Рис. 10. Пример построений на плане с горизонталями для определения отметок пикетов и плюсовых точек

Вычисленные отметки записать в графу “отметки земли по оси улицы” (см. рис. 9). Из этих отметок выбрать минимальную и установить значение условного горизонта (УГ). Для этого вычесть из минимальной отметки 8 метров и результат округлить в меньшую сторону с точностью до одного метра. Например (см. рис. 9), H_min – 8 – 0,ХХ = УГ (88.62 – 8 – 0,62 = 88,00). Значение условного горизонта принять в качестве начала счета по вертикальной шкале (см. рис. 9). Начертить и оцифровать вертикальную шкалу.

Откладывая отметки пикетов и плюсовых точек в соответствии с вертикальной шкалой, получим точки. Эти точки соединить прямыми линиями. Совокупность прямых линий определит продольный профиль по оси улицы (см. рис. 9). На два сантиметра ниже начерченного продольного профиля прочертить дублирующую линию, соединив ординатами точки основной и дублирующей линии профиля (см. рис. 9).

Ниже дублирующей линии профиля начертить геологический разрез. Для этого использовать информацию о грунтах геологического профиля по указанию преподавателя. При этом через 500 метров по направлению профиля показать скважины, на которых указать глубину границы слоев грунта (см. рис. 9). Прочертить границы слоев грунта, соединяя соответственные точки на скважинах. На геологическом профиле показать наименование и код грунта (см. рис. 9).

Начертание проектной (красной) линии профиля. Проектная линия прочерчивается красным цветом по данным ее проектирования. При проектировании заполняется графа “проектные данные” в строках “уклоны” и “отметки” (см. рис. 9), причем вычерчивание линий и заполнение числами этих граф выполнить красным цветом.

Проектирование красной линии выполнить в два этапа. На первом этапе прямыми линиями. На втором этапе вписать вертикальные кривые в полученные переломы красной линии. На первом и втором этапах проектирования необходимо придерживаться следующих правил и ограничений.

· Средняя высота земляного полотна над профилем земли по оси трассы определяется руководящей рабочей отметкой (h_р), которая должна быть минимальной по условию стоимости отсыпки земляного полотна. Согласно СНиП, руководящая рабочая отметка для городских территорий вычисляется из условия неподтопления низа дорожной одежды грунтовыми водами. Для проектирования красной линии принять за руководящую рабочую отметку h_р = 0,15 м.

· По трассе назначают контрольные точки, выше или ниже которых красная линия профиля пройти не может. Например, проектная линия не может пройти ниже или выше точки с отметкой верха покрытия или головки рельса трамвайных путей на существующей улице. При необходимости установить отметку контрольной точки на пересечении улиц.

· В зависимости от категории проектируемой магистрали для проектной линии трассы устанавливается предельный максимальный и минимальный продольный уклон (i).

· При проектировании городской магистрали устанавливаются и оформляются на профиле точки нулевых работ. Точками нулевых работ являются точки пересечения красной линии и линии профиля земли. Такие точки появляются в связи с тем, что красная линия может проходить выше (насыпь) или ниже (выемка) профиля земли.

Для проектирования красной линии профиля (первый этап) необходимо выполнить анализ профиля земли по оси трассы, в результате которого установить точки с явными переломами профиля. Учитывая вышеприведенные правила и ограничения, соединить прямыми линиями эти точки, то есть прочертить отрезки проектной (красной) линии. Графически определить отметку начальной (предыдущей) и отметку первой точки перелома проектного профиля. Вычислить предварительный уклон первого отрезка проектной линии по формуле

, (18)

где Н_посл, Н_пред – отметки, соответственно, последующей и предыдущей точек отрезка красной линии, м;

d – расстояние между точками перелома отрезка красной линии, м.

Уклон, вычисленный по формуле (18), округлить до тысячных (i₀) и скорректировать (вычислить) отметку последующей точки (Н_посл) по формуле

Н_посл = Н_пред + i₀ d. (19)

Вычислить предварительный уклон второго отрезка проектной линии по формуле (18), где отметку предыдущей точки принять равной скорректированной отметке по формуле (19), а расстояние d принять равным между первой и второй точками перелома проектной линии.

Выполняя последовательно аналогичные вычисления, установить уклоны и расстояния всех отрезков проектной линии.

Дальнейшее проектирование красной линии (второй этап) выполнить путем вписывания вертикальных кривых на точках ее перелома (рис. 11). Для вписывания вертикальных кривых выполнить расчет их элементов (см. рис. 11) по формулам:

· длину кривой по горизонтальной линии К = R (i₀₁ – i₀₂); (20)

· тангенс по горизонтальной линии ; (21)

· биссектрису по вертикали . (22)

Вписывание кривой осуществляется графически на составляемом продольном профиле. Для этого от точки перелома прямой (ВУ, см. рис. 11) в направлении начала трассы и в направлении ее конца отложить значение тангенса по горизонтальной линии. Полученные точки перенести по вертикали на отрезки прямых. Эти точки являются началом вертикальной кривой (НК) и концом вертикальной кривой (КК) (см. рис. 11). От точки вершины угла (ВУ) отложить биссектрису (Б). Полученная точка является серединой кривой (СК). Через три точки: НК, СК и КК, вписать вертикальную кривую (см. рис. 11).

Рис. 11. Элементы вертикальной кривой

Вычислить отметки пикетов и плюсовых точек, определяющих положение проектной линии трассы. При этом использовать следующие формулы:

· для участков с постоянным уклоном Н_посл = Н_пред + i₀ d; (23)

· для вертикальных кривых , (24)

где Н_посл, Н_пред – отметки, соответственно, последующего и предыдущего пикета (плюсовой точки) проектируемой красной линии;

i₀ – скорректированный постоянный уклон для участка проектируемой красной линии;

d – расстояние от предыдущей точки с отметкой Н_пред до последующей точки;

X – расстояние между предыдущей и последующей точками (пикетами) по горизонтальной линии, для которых выполняются вычисления по формулам (23) и (24);

в формуле (24) знаки (+, -) принимаются для выпуклых кривых и (-, +) – для вогнутых кривых.

Оформление вертикальных кривых на профиле выполнить красным цветом в графе “уклоны” (см. рис. 9). При этом необходимо показать значения радиуса, длины кривой и расстояния от начала и конца кривой до ближайших пикетов.

Вычислить рабочие отметки как разность между проектными отметками и отметками земли по оси улицы для одного и того же пикета. Эти отметки выписывают на профиле со стороны красной линии над проектной линией, если запроектирована насыпь и под проектной линией, если запроектирована выемка.

Оформить на чертеже точки нулевых работ зеленым цветом (рис. 12). Прочертить ординату в точку нулевых работ. Вычислить и записать на профиле расстояния от точки нулевых работ до предыдущего и последующего пикета. Используя формулу (23) или (24), вычислить и записать на профиле отметку точки нулевых работ.

Рис. 12. Оформление отметки и пикета точки нулевых работ на продольном профиле (см. рис. 9)

6. Проектирование вертикальной планировки

Проектирование вертикальной планировки улицы выполнить в масштабе 1:500 (рис. 10). Для проектирования выбрать по рекомендации преподавателя непрерывный участок длиной 500 метров. Исходя из масштаба (1:500) длины и ширины участка городской улицы для проектирования использовать бумагу размером 70 30 см. Прочертить осевую линию. Слева чертежа начертить поперечный профиль улицы, используя его размеры (см. табл. 3.4), и прочертить линии, определяющие стыки элементов поперечного профиля. По длине трассу разбить на пикеты и плюсовые точки. В нижней части листа сформировать две графы “Расстояния” и “Пикеты” (см. рис. 14) и ниже этих граф выполнить информационные подписи о масштабе, сечении проектных горизонталей (h_C = 0,2 м) и фамилии исполнителя (студента). В верхней части листа выполнить информационную подпись о наименовании чертежа и сформировать графу “Отметки проектных горизонталей”.

Для рисовки проектных горизонталей необходимо выполнить следующие действия и расчеты:

1. Начертить поперечный профиль проектируемой улицы в произвольном масштабе (рис. 13). На рисунке указать все характеристики профиля: размеры, уклоны, оцифровать слева направо все его переломы и указать отметку начального пикета участка улицы (см. рис. 13).

Рис. 13. Поперечный профиль улицы

План вертикальной планировки городской улицы, МНД-1

Отметки

проектных

горизонталей

Расстояния 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Пикеты 7 8 9

Масштаб спрямленного плана 1:500;

Проектные горизонтали проведены через 0,2 м. Выполнил студент ____

Рис. 14. Пример оформления плана вертикальной планировки улицы

2. Определить отметки точек на стыках смежных элементов поперечного профиля, сформированного на начальном пикете (ПК 7, см. рис. 14), принятого к проектированию участка улицы. Для вычислений использовать формулу (23). Расчет удобно вести в табличной форме (табл. 6.1)

Таблица 6.1

Определение отметок на стыках смежных элементов поперечного профиля

3. Определить расстояние от начального пикета (ПК 7, см. рис. 14) до горизонтали и между соседними горизонталями. Для вычислений использовать следующие формулы:

· для участков с постоянным уклоном: , (25)

где h – превышение между начальной точкой и первой горизонталью или превышение между соседними горизонталями (сечение проектных горизонталей h = h_C = 0,2 м.); i – постоянный продольный уклон проектной линии профиля;

· для участков с переменным уклоном и выпуклой кривой:

, (26)

· для участков с переменным уклоном и вогнутой кривой:

. (27)

В формулах (26) и (27) приняты следующие обозначения:

R – радиус вертикальной кривой;

i – постоянный уклон лини от начала кривой до ее середины и так же постоянный уклон от конца кривой, так же до ее середины;

h – превышение между отметкой середины кривой и отметкой проектной горизонтали или превышение равное сечению рельефа (0,2 м);

По результатам вычислений построить проектные горизонтали для участка плана (см. рис. 14).

При построении проектных горизонталей следует помнить: выпуклость проектных горизонталей направлена в сторону понижения продольного уклона улицы; на участках с постоянным уклоном расстояние между горизонталями должно быть одинаковым; пересечение проектных горизонталей не допускается; на пересечениях и примыканиях улиц проектные горизонтали должны характеризовать непрерывную поверхность с плавными переходами, то есть не допускается устройство лотков в поперечном направлении улиц.

Построение картограммы земляных масс (рис. 15) выполнить на плане вертикальной планировки. Для ее построения по заданию преподавателя выбрать участок трассы в один пикет (100 м). Используя план городской улицы и карту, на план вертикальной планировки перенести горизонтали естественного рельефа. Дополнить рисовку этих горизонталей, приняв сечение через 0,5 метра (см. рис. 15). Следует помнить, что при рисовке дополнительных горизонталей расстояния между ними должны быть одинаковыми.

Для точек поперечников с номерами указанными на рис. 13 (для узлов прямоугольников, см. рис. 14), определить проектные отметки и отметки естественного рельефа. Вычислить рабочие отметки по формуле

h_Р = H_Пр - H_З. (28)

Рабочие отметки выписать на план вертикальной планировки у соответствующего узла прямоугольника (см. рис. 15). При этом рабочие отметки со знаком (+) определяют необходимость сооружения насыпи и со знаком (-) определяют необходимость сооружения выемки грунта. Между точками, которые имеют рабочие отметки с разными знаками, имеет место линия нулевых работ. Путем анализа рабочих отметок с разными знаками и используя метод интерполирования, прочертить на картограмме распределения земляных масс линию нулевых работ (см. рис. 15).

Подсчитать проектный объем земляных работ раздельно для сооружения насыпи, для сооружения выемки и общий объем грунта, м³. Вычисления выполнить по формулам:

· для сооружения насыпи ; ; (29)

· для сооружения выемки ; ; (30)

· общий объем земляных работ V = V_H + V_B . (31)

В формулах (29), (30) и (31) приняты следующие обозначения:

+V_j , –V_j - объем земляных работ в j-й фигуре, соответственно, насыпи и выемки, м³;

S_j – площадь j-й фигуры, м;

[+h_Р(i)]_j, [-h_Р(i)]_j – рабочая отметка в i-й точке j-й фигуры, соответственно, для сооружения насыпи и выемки, м;

n_j – количество точек, определяющих контур j-й фигуры;

V_H, V_B, V – объем земляных работ, соответственно, насыпи, выемки и общий.

Анализ картограммы земляных работ показывает, что контуры отдельных (j-х) фигур для насыпи или выемки могут представлять собой: прямоугольники, треугольники и трапеции (см. рис. 15). Треугольники и трапеции появляются путем разделения линией нулевых работ прямоугольников. Поэтому для определения площади (S_j) каждой j-й фигуры используются соответствующие формулы:

· для прямоугольников, S_j = a_j b_j,

где a_j, b_j – размеры (ширина и длина, соответственно) прямоугольника;

· для треугольников, ,

где a_j, h_j – катеты треугольника;

· для трапеций, ,

где a_j, b_j – большое и малое основания трапеции; h_j – высота трапеции.

Картограмма распределения земляных масс на участке улицы ПК 10 – ПК 15

Пикет 10 11 12 13 14 15

Горизонтальный масштаб спрямленного плана 1:500;

Горизонтальный масштаб поперечника 1:100;

Проектные горизонтали проведены через 0,2 м;

Горизонтали естественного рельефа проведены через 0,5 м.

Линия нулевых работ

Рис. 15. Картограмма земляных масс

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: